CN108374140A - 一种双层微动防护涂层的制备方法 - Google Patents

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杨伟华
李其连
陈俐
李淑青
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
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Abstract

本发明提供了一种双层微动防护涂层的制备方法，包括：采用吹砂工艺，对基体表面进行预处理；采用超音速火焰喷涂技术，在基体表面制备过渡层；采用超音速火焰喷涂技术，在过渡层表面制备表面防护层。本发明在表面防护层与基体之间加入过渡层，避免表面防护层与基体直接接触，提高表面防护层与基体的结合效果；同时本发明选择高温耐磨材料作为过渡层，提高了整个防护层的耐磨损性能。

Description

一种双层微动防护涂层的制备方法
技术领域
本发明涉及微动损伤防护技术领域，特别是涉及一种双层微动防护涂层的制备方法。
背景技术
钛合金、铝合金等材料由于其自身性质，在异材或同材紧配合表面易发生粘着磨损、磨粒磨损，甚至在腐蚀介质存在的情况先产生微动腐蚀，如典型结构销、榫头、键槽等。微动损伤严重危害多种工业的部件安全，尤其在航空领域，大量采用钛合金和铝合金等轻质合金材料，微动损伤风险大大降低了部件的可靠性和服役寿命。尽管采用等离子喷涂和超音速火焰喷涂技术能够起到一定的防护效果，但是由于氧化的问题存在界面结合差，涂层内聚强度、韧性差等缺点，为此有必要开发新的方法进一步提高防护涂层性能。
尤其是锁紧结构，由于存在相对运动载荷，产生微动损伤问题，导致可靠性下降，严重影响使用寿命。目前在销轴表面采用超音速火焰喷涂CuNiIn粉末进行防护，一定程度上解决了等离子喷涂CuNiIn结合强度差、涂层内部氧化严重的问题，但是由于铜基涂层界面对氧化极为敏感，仍然存在界面结合差、随后的机加工过程中涂层易剥落等问题，为此需要研发有效的界面控制技术，以提高结构的可靠性和使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种可以提供高防护涂层的可靠性和使用寿命的双层微动防护涂层制备方法。
本发明提供了一种双层微动防护涂层的制备方法，包括：
1）采用吹砂工艺，对基体表面进行预处理；
2）采用超音速火焰喷涂技术，在基体表面制备过渡层；
3）采用超音速火焰喷涂技术，在过渡层表面制备表面防护层。
进一步地，所述基体为销柱，所述步骤1）中，砂粒种类为棕刚玉；砂粒尺寸为24#；载气压力为0.3-0.5MPa；吹砂距离为100-130mm。
进一步地，所述步骤2）中，制备过渡层的厚度为0.1mm-0.2mm。
进一步地，所述步骤2）中，制备过渡层的材料为T400，T800或CoCrW。
进一步地，所述基体为销柱，所述步骤2）中，氧气流量为850升/分钟-875升/分钟，煤油流量为22升/小时-24升/小时，送粉速度为50克/分钟-60克/分钟，载气为8升/分钟-12升/分钟，喷涂距离为320mm-340mm，销柱的旋转速度为100转/分钟-120转/分钟，喷枪移动速度为10mm/s -15mm/s，喷涂遍数为8遍-10遍。
进一步地，所述步骤3）中，制备表面防护层的厚度为0.1mm-0.4mm。
进一步地，所述步骤3）中，制备表面防护层的材料为CuNiIn。
进一步地，所述基体为销柱，所述步骤3）中，氧气流量为860升/分钟-880升/分钟，煤油流量为20升/小时-22升/小时，送粉速度为40克/分钟-50克/分钟，载气为10升/分钟-15升/分钟，喷涂距离为330mm-350mm，销柱旋转速度为100转/分钟-120转/分钟，喷枪移动速度为10mm/s -15mm/s，喷涂遍数为18遍-23遍。
进一步地，所述超音速火焰喷涂技术参考AMS2447标准。
本发明在表面防护层与基体之间加入过渡层，避免表面防护层与基体直接接触，提高表面防护层与基体的结合效果；同时本发明选择高温耐磨材料作为过渡层，提高了整个防护层的耐磨损性能。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1为本发明实施例的一种双层微动防护涂层的制备方法的流程图；
图2为本发明实施例的一种双层微动防护涂层的制备方法制备的保护层的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
本发明提供了一种双层微动防护涂层的制备方法，如图1所示，包括：
步骤S1，采用吹砂工艺，对基体表面进行预处理。
步骤S2，采用超音速火焰喷涂技术，在基体表面制备过渡层。优选地，所述过渡层的厚度为0.1mm-0.2mm，材料为T400，T800或CoCrW。
步骤S3，采用超音速火焰喷涂技术，在过渡层表面制备表面防护层。优选地，所述表面防护层的厚度为0.1mm-0.4mm，材料为CuNiIn。
其中，所述超音速火焰喷涂技术参考AMS2447标准。
本发明在表面防护层与基体之间加入过渡层，避免表面防护层与基体直接接触，提高表面防护层与基体的结合效果；同时本发明选择高温耐磨材料作为过渡层，提高了整个防护层的耐磨损性能。
在本发明的一个具体实施例中，以销柱为基体制备防护层：
（1）采用吹砂工艺，对销柱表面进行预处理，具体参数为是：砂粒种类为棕刚玉；砂粒尺寸为24#；载气压力为0.3-0.5MPa；吹砂距离为100-130mm。
（2）采用超音速火焰喷涂技术，在销柱表面制备过渡层。本实施例中采用T400材料，具体工艺参数如下：氧气流量为850升/分钟-875升/分钟，煤油流量为22升/小时-24升/小时，送粉速度为50克/分钟-60克/分钟，载气为8升/分钟-12升/分钟，喷涂距离为320mm-340mm，销柱的旋转速度为100转/分钟-120转/分钟，喷枪移动速度为10mm/s -15mm/s，喷涂遍数为8遍-10遍，涂层厚度控制在0.1-0.15mm。
（3）采用超音速火焰喷涂技术，在过渡层表面制备表面防护层。本实施例中采用CuNiIn材料，具体工艺参数如下：氧气流量为860升/分钟-880升/分钟，煤油流量为20升/小时-22升/小时，送粉速度为40克/分钟-50克/分钟，载气为10升/分钟-15升/分钟，喷涂距离为330mm-350mm，销柱旋转速度为100转/分钟-120转/分钟，喷枪移动速度为10mm/s -15mm/s，喷涂遍数为18遍-23遍，涂层厚度控制在0.25-0.35mm。
本发明采用采用超音速火焰喷涂技术制备高温硬质合金涂层作为过渡层，为CuNiIn涂层提供了喷涂态界面，避免了由于CuNiIn自身特性造成的基体结合效果差，将涂层结合强度从40MPa-50MPa提高至70MPa-80MPa；另外加入高温硬质合金涂层（HV500-HV550）能够在CuNiIn涂层（HV300-HV340）与基体（HV300-HV330）之间加入一层硬度更高的防护层，从而在摩擦副穿透CuNiIn涂层后对基体提供更好的耐磨防护。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，包括：
1）采用吹砂工艺，对基体表面进行预处理；
2）采用超音速火焰喷涂技术，在基体表面制备过渡层；
3）采用超音速火焰喷涂技术，在过渡层表面制备表面防护层。
2.如权利要求1所述的双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为销柱，所述步骤1）中，砂粒种类为棕刚玉；砂粒尺寸为24#；载气压力为0.3-0.5MPa；吹砂距离为100-130mm。
3.如权利要求1所述的双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，制备过渡层的厚度为0.1mm-0.2mm。
4.如权利要求3所述的双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤2）中，制备过渡层的材料为T400，T800或CoCrW。
5.如权利要求1所述的双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为销柱，所述步骤2）中，氧气流量为850升/分钟-875升/分钟，煤油流量为22升/小时-24升/小时，送粉速度为50克/分钟-60克/分钟，载气为8升/分钟-12升/分钟，喷涂距离为320mm-340mm，销柱的旋转速度为100转/分钟-120转/分钟，喷枪移动速度为10mm/s -15mm/s，喷涂遍数为8遍-10遍。
6.如权利要求1所述的双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，制备表面防护层的厚度为0.1mm-0.4mm。
7.如权利要求6所述的双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤3）中，制备表面防护层的材料为CuNiIn。
8.如权利要求1所述的双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，所述基体为销柱，所述步骤3）中，氧气流量为860升/分钟-880升/分钟，煤油流量为20升/小时-22升/小时，送粉速度为40克/分钟-50克/分钟，载气为10升/分钟-15升/分钟，喷涂距离为330mm-350mm，销柱旋转速度为100转/分钟-120转/分钟，喷枪移动速度为10mm/s -15mm/s，喷涂遍数为18遍-23遍。
9.如权利要求1-8中任一项所述的双层微动防护涂层的制备方法，其特征在于，所述超音速火焰喷涂技术参考AMS2447标准。
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